飞机数字化装配公差设计关键技术研究

admin · 发表于 2022-9-4 19:05:42

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本文以国家863计划项目先进制造技术领域项目“飞机部件制造与加工装备技术”的子课题“大型飞机舱门数字化装配技术与装备” （2007AA041902）为依托，以复杂航空产品部件——飞机舱门为研究对象，开展了飞机装配公差设计关键技术的研究。首先，在新一代产品几何技术规范标准体系下，研究实现了基于关键特性的的公差表示建模技术和尺寸链自动生成技术；然后基于矢量环法和SDOF（Small Degree Of Freedom）法，实现了三维尺寸公差和形位公差的综合分析，并综合应用神经网络和遗传算法完成了公差的优化分配；最后，以飞机舱门典型零部件的装配公差设计为实例，开发了“飞机舱门装配公差设计优化原型系统”。论文主要工作和创新点如下：(1)提出了基于关键特性的TTRS公差表示建模技术。在分析了飞机装配关键特性的基础上，针对舱门零部件特点，建立了基于关键特性的TTRS公差信息表示模型和TTRS树，实现了对零件的公差信息及装配体的约束配合信息的准确表达和描述。(2)提出了基于图的尺寸链自动生成方法。在装配公差约束图的基础上，通过搜索零件公差图和装配约束图，以及定义尺寸链装配要求，生成了装配尺寸链，并得到相应的公差设计函数，并基于三维矢量环模型进行了公差分析技术的研究。(3)研究并给出了基于SDOF公差分析的飞机装配公差设计方法和实例。应用SDOF法对新一代GPS标准体系中的公差域和公差原则进行了数学建模，给出了基于SDOF法的公差分析方法的简化算法和步骤，并以飞机舱门产品为实例，验证了形位公差和公差原则对公差分析的影响。 (4)提出了综合人工神经网络和遗传算法的公差优化方法。通过神经网络的建模技术，对产品公差与成本之间的高度非线性关系中相关参数进行了仿真和模拟，得到了合理的公差-成本模型；在此基础上，基于遗传算法，以公差-成本模型为目标函数，以装配性能要求和最小成本为约束条件，建立了公差优化数学模型，实现了舱门典型零部件装配的公差优化分配。(5)基于以上各章的技术和方法，开发了飞机舱门公差设计优化原型系统，该系统以CATIA的CAA为二次开发平台，通过飞机舱门装配实例，验证了以上提出的理论和方法，以及原型系统的有效性和可行性。

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